DE4120165C2 - Strangpreßwerkzeug zur Herstellung eines Hartmetall- oder Keramikstabes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Strangpreßwerkzeug zur Herstellung eines Hartmetall- oder Keramikstabes mit minde­ stens einer schraubenförmigen Innenbohrung, bei dem inner­ halb der glatten Preßdüse eine Dralleinrichtung angeordnet ist, die zur Bildung der Innenbohrung bzw. -bohrungen mit elastischen Fäden oder zum Einpressen von plastischem Mate­ rial in den Massestrom mit Bohrungen bzw. Kanälen versehen ist, nach Patent 40 21 383.

Das Hauptpatent hat neben dem Verfahren zur Herstellung ei­ nes Hartmetall- oder Keramikstabes mit gedrallten bzw. schraubenförmigen Innenbohrungen ein Strangpreßwerkzeug zur Durchführung dieses Verfahrens zum Gegenstand. Bei diesem Verfahren wird die plastifizierte Strangpreßmasse durch eine Düse des Strangpreßwerkzeuges mit glatten Kanal gepreßt. Innerhalb des Strangpreßwerkzeuges ist eine Dralleinrichtung auf einem innenliegenden vorzugsweise koaxialen Dorn ange­ ordnet, die als ein- oder mehrgängige Drallschnecke ausge­ bildet ist. Diese Dralleinrichtung zwingt der Strangpreß­ masse eine Drallbewegung auf oder aber die Dralleinrichtung wird durch die Strangpreßmasse in Drehung versetzt. Die ge­ drallten Innenbohrungen werden gemäß einer Variante von an der Dralleinrichtung angehängten elastischen, d. h. flexiblen Fäden erzeugt. Die Dralleinrichtung kann aber auch mit Bohrungen oder Kanälen versehen sein, durch die in dem Massestrom ein fadenförmiges Material zur Bildung der Drallbohrungen eingepreßt wird. Das Strangpreßwerkzeug weist eine ortsfeste Düse mit glattem zylindrischen Kanal auf, deren Mundstück einstückig mit der Düse ausgebildet oder aber fest mit der Düse verbunden ist, wobei die Drallschnecke koaxial und - in Preßrichtung gesehen - vor dem Düsenmundstück angeordnet ist. Korrekturen der Steigung der Drallbohrungen sind nur schwer durchführbar und ein Abweichen von der gewünschten Sollsteigung ist erst am fer­ tigen Stab erkennbar, was zu Erschwernissen während des Herstellvorgangs führt.

Zusätzlich sind Stäbe aus Hartmetall oder Keramik mit wenig­ stens einer in ihrem Inneren schraubenförmig verlaufenden Bohrungen beispielsweise aus den Dokumenten EP 01 18 035 A1, DE 36 00 681 A1 oder US-PS 40 59 031 bekannt. Aus der EP 01 18 035 A1 ist es zwar bekannt, den aus der Strangpreßeinrich­ tung austretenden Rohling mittels entsprechender Verdrill­ einrichtung mit einer auf den Materialfluß, auf die ge­ wünschte Bohrgeometrie und auf den Wendelverlauf der Kühlkanäle abgestimmten Winkelgeschwindigkeit zu verdrillen. Hierfür werden aber neben dem eigentlichen Strangpreßwerk­ zeug noch zusätzliche Verdrilleinrichtungen und hierauf ab­ gestimmte Steuer- und Regelorgane benötigt. Durch die von außen an dem aus dem Strangpreßwerkzeug austretenden Rohling angreifende Verdrilleinrichtung kommt es darüber hinaus zu unerwünschter Bildung von Riefen, Anpreßmarken und Einschnü­ rungen.

Aus der DE 36 00 681 A1 ist ein Strangpreßwerkzeug bekannt geworden, bei dem die Strangpreßmasse bereits während des Strangpreßvorgangs wendelförmig verdrillt wird. Zu diesem Zweck weist das Strangpreßwerkzeug eine Düse auf, an deren Innenmantel wenigstens ein in Preßrichtung wendelförmig verlaufender Steg angeordnet ist, der der durch die Düse gepreßten Strangpreßmasse von radial außen her eine Drallbe­ wegung aufzwingt. Zur Bildung der gedrallten Bohrungen sind elastische Stifte vorgesehen, die in den Düseninnenraum ra­ gen und den gewünschten Spülbohrungsdurchmesser aufweisen. Mit diesem Strangpreßwerkzeug läßt sich der Masse keine gleichmäßige, über den gesamten Querschnitt des Rohlings wirkende Drallbewegung aufzwingen, so daß die notwendige Geometrie der gedrallten Innenbohrungen nur schwer eingehal­ ten bzw. erhalten und kontrolliert werden kann. Wegen der am Düseninnenmantel angeordneten Stege läßt sich im übrigen auch kein Stabmaterial mit glatter Mantelfläche erzeugen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, das Strang­ preßwerkzeug nach dem Hauptpatent insoweit zu verbessern, daß während des Herstellvorganges Drallabweichungen vom Sollwert sofort feststellbar sind und entsprechende Korrekturen ohne Verzögerung vorgenommen werden können, so daß Erzeugnisse hoher Präzision herstellbar sind. Das Strangpreßwerkzeug soll es insbesondere ermöglichen, die Drallsteigung jederzeit den Erfordernissen entsprechend zu andern, so daß beispielsweise Keramik- bzw. Hartmetallstabe erzeugt werden können, deren Drallbohrungen unterschiedliche Steigungen aufweisen, wie dies beispielsweise bei Stufenbohrern der Fall ist. Das Strangpreß­ werkzeug soll auch in der Lage sein, in bestimmten Fäl­ len die insbesondere im Bereich des Düsenmundstückes auftre­ tende Reibung mit dem Massestrom zu verringern oder gewollt zu vergrößern.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die im Anspruch 1 bzw. die im Anspruch 2 angegebenen Merkmale vorgesehen. Weitere für die Aufgabenlösung vorteil­ hafte und förderliche Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 3 und 4 angegeben.

Beim Strangpreßwerkzeug ist also das mit einem glatten zylindrischen Kanal versehene Mundstück der Düse, also der Düsenteil im Bereich des Austritts des Massestroms aus der Düse, drehbar ausgebildet. Ist dieses Düsenmundstück frei drehbar, so nehmen die in Umfangsrichtung wirkenden Reibungs­ kraftkomponenten des austretenden Massestroms das Mundstück mit, wobei es zu einer entsprechenden Verminderung der Rei­ bungskräfte kommt, was zu einer entsprechenden Verschleißmin­ derung des Düsenmundstücks führt. Um aber auf den Drall des Massestroms und damit auf die Steigung der Drallbohrungen unmittelbar Einfluß nehmen zu können, ist das drehbare Düsen­ mundstück nach einem weiteren Merkmal der Erfindung von außen antreibbar. Das Düsenmundstück kann also mit einer bestimm­ ten Rotationsgeschwindigkeit angetrieben werden, wobei diese Rotationsgeschwindigkeit den jeweiligen Erfordernissen anpaß­ bar ist. Die Drehung des Mundstücks erfolgt um die Längsachse des Preßkanals. Der aus dem Preßkanal als Stab rotierend ins Freie austretende, durch die im Inneren des Strangpreßwerkzeuges angeordnete Dralleinrich­ tung in Rotation versetzte Massestrom kann durch das drehbare Düsenmundstück in seiner Rotationsgeschwindigkeit verstärkt oder vermindert werden. Die jeweilige Rotationsgeschwindigkeit des Düsenmund­ stücks überlagert sich also der Rotation des Massestroms im Sinne einer Vergrößerung oder Verkleinerung der Rotation des austretenden Strangpreßstabes und damit in einer entsprechen­ den Änderung der Steigung der erzeugten Innenbohrungen bei konstanter Austrittsgeschwindigkeit des Stranges. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind in der Nähe des rotieren­ den Düsenmundes eine ortsfeste Markierungsvorrichtung und eine Meßvorrichtung angeordnet. Mit der Markierungsvorrich­ tung werden am austretenden Massestrom bzw. Strang Meßlinien oder Meßstreifen aufgebracht, die die jeweilige Steigung als Überlagerung der axialen Austrittsgeschwindigkeit und der Rotation des Stranges anzeigen. Mit der Meßvorrichtung wird diese Steigung ständig gemessen. Durch Vergleich der Ist-Drall- Steigung mit der Soll-Steigung können evtl. erforderlich wer­ dende Korrekturen vorgenommen werden, indem die Drehung der drehbaren Düse entsprechend geändert wird. Es lassen sich somit Hartmetall- bzw. Keramikstäbe mit gedrallten Innenboh­ rungen hoher Präzision und auch über die Länge gesehen mit wechselnder Drallsteigung herstellen.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Strangpreßwerkzeug in schema­ tischer Darstellung und

Fig. 2 einen Strang bzw. Stab mit Drall­ bohrungen unterschiedlicher Stei­ gung.

In Fig. 1 ist das Strangpreßwerkzeug in abgebrochener Darstel­ lung gezeigt. Die Düse 2 ist kegelstumpfförmig verjüngt aus­ gebildet und geht in das Düsenmundstück 3 über, das einen zylindrischen Kanal 4 mit glattem Innenmantel 5 aufweist. In koaxialer Anordnung ist ein Dorn 6 vorgesehen. Am Dornende und vor dem Kanal 4 des Düsenmundstücks 3 ist eine als Drall­ schnecke ausgebildete Dralleinrichtung 8 angeordnet, die dreh­ fest oder drehbar mit dem Dorn 6 in Verbindung steht. Im Dorn 6 und der Dralleinrichtung 8 sind Kanäle bzw. Bohrungen 12, 15 angeordnet, durch die ein unter Druck und/oder bei erhöh­ ter Temperatur plastisches Material gepreßt werden kann, mit dessen Hilfe die Drallbohrungen 16 im unter Drall austreten­ den Hartmetall- bzw. Keramikstabrohling 17 erzeugt werden. Die Drallbewegung erhält die ausgepreßte Keramik- bzw. Hart­ metallmasse durch die Dralleinrichtung 8, wobei das an den Austrittsbohrungen 15 austretende fadenförmige Material die Drallbewegung mitmacht. Das Düsenmundstück 3 ist drehbar aus­ gebildet, d. h. es rotiert um seine Längsachse, wie in Fig. 1 durch den Pfeil A symbolisiert. Das Düsenmundstück 3 kann frei drehbar sein. Zweckmäßigerweise wird es aber von außen durch einen nicht weiter dargestellten Antrieb angetrieben. Je nach Größe und Richtung der Drehbewegung des Düsenmundstücks 3 wird die Drallbewegung des austretenden Stabrohlings 17 verstärkt oder abgeschwächt. D.h. durch die überlagerte Rota­ tionsbewegung des Düsenmundstücks 3 kann der Drall des aus­ tretenden Materials je nach Erfordernis korrigiert werden. Im Bereich des Düsenmundstücks 3 ist eine ortsfest angeord­ nete Markierungsvorrichtung 19 vorgesehen, mit deren Hilfe auf der Außenfläche des austretenden Stabrohlings 17 Meßlinien oder Meßstreifen aufgebracht werden, beispielsweise durch Auf­ spritzen usw. Diese Meßlinien sind auf der Außenfläche des Stabrohlings 17 als Schraubenlinien aufgebracht und zeigen somit exakt die jeweilige Steigung der innenliegenden Drall­ bohrungen 16 an, die aus der Überlagerung der Austrittsge­ schwindigkeit der Strangpreßmasse aus dem Düsenmundstück 3 und dem Drall dieser austretenden Masse, hervorgerufen durch Dralleinrichtung 8 und Düsenmundstück 3, resultiert. Der Mar­ kierungsvorrichtung nachgeordnet ist eine Meßvorrichtung 20, die die jeweilige Drallsteigung ermittelt. Ergeben sich Unter­ schiede zwischen der Ist- und der Soll-Drallsteigung, so kann durch entsprechendes Ändern der Rotationsgeschwindigkeit der drehbaren Düse 3 die Differenz ausgeglichen werden, so daß Stabrohlinge 17 mit Drallbohrungen 16 exakter Steigung her­ gestellt werden können. Ist es beispielsweise erforderlich, die Drallsteigung während des Auspreßvorganges zu ändern, bei­ spielsweise bei Rohlingen, die für Stufenbohrer benötigt wer­ den, so ist dies durch entsprechende Änderung der Drehge­ schwindigkeit des Düsenmundstücks 3 möglich. In Fig. 2 ist ein Stabrohling 17 gezeigt, dessen Drallbohrungen 16 zunächst im Abschnitt a eine Steigung H₁ und sodann im Abschnitt b eine Steigung H₂ aufweisen. Mit dem Preßwerkzeug mit drehbarem Düsenmundstück 3 können auch Drallbohrungen hergestellt werden, deren Drallsteigung sich kontinuierlich ändert, so daß Drall­ bohrungen 16 im Stabrohling 17 herstellbar sind, die große Genauigkeit aufweisen und die an jedes Erfordernis anpaßbar sind.

Claims (4)

1. Strangpreßwerkzeug zur Herstellung eines Hartmetall- oder Keramikstabes mit mindestens einer schraubenför­ migen Innenbohrung und glatter Außenfläche, mit einer Düse (2), einem innenliegenden koaxialen Dorn (6), und einer Dralleinrichtung (8), die als ein- oder mehrgän­ gige Drallschnecke ausgebildet ist, welche koaxial und - in Preßrichtung gesehen - vor dem als glatter zylin­ drischer Kanal (4) ausgebildeten Düsenmundstück (3) angeordnet ist, wobei die Drallschnecke entweder dreh­ fest mit dem als Schneckenträger ausgebildeten Dorn (6) verbunden ist oder drehbar am als Schneckenträger ausgebildeten Dorn (6) befestigt ist und zur Bildung der Innenbohrungen elastische oder flexible Fäden auf­ weist, die in den glatten Kanal (4) des Düsenmund­ stücks (3) bis zum Düsenende hineinragen; nach Pa­ tent 40 21 383, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsen­ mundstück (3) rotierbar ausgebildet ist.

2. Strangpreßwerkzeug zur Herstellung eines Hartmetall- oder Keramikstabes mit mindestens einer schraubenför­ migen Innenbohrung und glatter Außenfläche, mit einer Düse (2), einem innenliegenden koaxialen Dorn (6), und einer Dralleinrichtung (8), die als ein- oder mehrgän­ gige Drallschnecke ausgebildet ist, welche koaxial und - in Preßrichtung gesehen - vor dem als glatter zylin­ drischer Kanal (4) ausgebildeten Düsenmundstück (3) angeordnet ist, wobei die Drallschnecke entweder dreh­ fest mit dem als Schneckenträger ausgebildeten Dorn (6) verbunden ist oder drehbar am als Schneckenträger ausgebildeten Dorn (6) befestigt ist und zur Bildung der Innenbohrungen in der Drallschnecke (8) Bohrungen zum Einpressen von plastischem Material in den Masse­ strom ausgebildet sind; nach Patent 40 21 383, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenmundstück (3) rotierbar ausgebildet ist.

3. Strangpreßwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der Nähe des rotierenden Düsen­ mundstücks (3) eine ortsfeste Markierungsvorrichtung (19) zum Anbringen von Meßlinien bzw. -streifen am austretenden Massestrom und eine Meßvorrichtung (20) zur Ermittlung der Drallsteigung der Meßlinien ange­ ordnet sind.

4. Strangpreßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das rotierende Düsenmund­ stück (3) von außen angetrieben ist.